建筑施工技术预应力工程PPT（下载）PowerPoint Template.ppt

建筑施工技术,课程负责人 佘步银 课程网站 http:/,负责人：佘步银,第五章 预应力工程,工程案例,负责人：佘步银,第一节 概述,一、预应力混凝土的基本概念1什么叫预应力预应力是预加应力的简称，人们对预加应力原理的应用由来已久，在日常生活中稍加注意是不难找到一些熟悉例子。如用竹箍的木桶、木锯、搬运书籍等。工程中预应力混凝土应用范围更广。,负责人：佘步银,图5-1 预应力原理在木桶上的应用,负责人：佘步银,图5-2 预应力原理在木锯上的应用,负责人：佘步银,图5-3 搬运书籍（块体拼装式预应力梁示意图）,负责人：佘步银,2.混凝土为什么要预加应力,混凝土是抗压强度高而抗拉强度低。抗拉强度不仅很低，只有抗压强度的1/101/15，而且很不可靠。它的抗拉变形能力也很小，如同玻璃一样是脆性的，破坏前没有明显预兆。因此素混凝土只能用于柱墩、重力式挡土墙、地坪、路面等以受压为主的场合，而不能用梁、板等受弯结构。为弥补混凝土抗拉强度太低的缺点，人们首先想到的是对混凝土预期出现拉应力的部位用钢筋来加强，即用钢筋来代替混凝土承担拉力。这种用混凝土受压、用钢筋受拉的钢筋混凝土用途很广、优点很多，但也存在着一个难以克服的本质上的缺陷开裂。所有钢筋混凝土受弯、受拉构件，不管配筋少还是配筋多，在使用状态下几乎无不开裂，以致影响它的应用范围与发展前途。,负责人：佘步银,3.什么叫预应力混凝土,“预应力混凝土是根据需要，人为地引入某一数值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。实际上预应力筋对结构所起的作用，既可以理解为产生与使用荷载应力方向相反的预加应力，也可以理解为产生与使用荷载方向相反的预加反向荷载或反向力。如果我们从荷载的概念出发，预应力混凝土可以定义为：“预应力混凝土是根据需要，人为地引入某一数值的反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土”。,负责人：佘步银,图示预应力混凝土（以梁为例）,普通梁的受力简图,素混凝土梁受力开裂,负责人：佘步银,普通钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁,受拉区配置钢筋，但还会产生裂缝,配置预应力筋，施加预压应力,负责人：佘步银,二、预应力混凝土的材料,预应力混凝土抗裂性的高低，取决于钢筋的预拉应力值。钢筋预拉力愈高，混凝土预压力愈大，构件的抗裂性就愈好。要建立较高的预应力，就必须具有高强度的钢筋和高强度混凝土。所以，高强材料的提供，促使产生预应力混凝土，预应力混凝土的发展又对材料提出更高的要求。,负责人：佘步银,1.对钢材的要求,1.高强度。钢材强度越高，损失率越小，经济效果也越高，因此当具备条件时，应尽量采用强度高的钢材作预应力筋。2.具有一定的塑性。就是要求钢筋切断时具有一定的延伸率，当构件处于低温荷载下，更应注意塑性要求，否则可能发生脆性破坏。3.与混凝土有较好的粘结度。先张法构件（后张自锚构件在使用时）的预应力是靠钢筋和混凝土的粘结力来完成的。因此钢筋和混凝土的粘结度必须足够。4.有良好的加工性能。,负责人：佘步银,国内预应力混凝土结构常用的钢材,目前国内预应力混凝土结构常用的钢材可分为两类：钢丝和钢筋。钢筋可用冷拉、级热轧钢筋或热处理钢筋，钢丝可用高强碳素钢丝或冷拔低碳钢丝。,负责人：佘步银,2.对混凝土的要求,1.高强度。因为只有高强混凝土充分利用高强钢材，共同承受外力，从而可以减小构件的截面尺寸，减轻构件自重并节约原材料用量。2.收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。混凝土强度高了，抗拉、抗剪、粘结强度也都高，从而提高抗裂能力。3.尽可能做到快硬、早强。因为只有快硬，早强才能尽早施加预应力，加快施工进度，提高台座或锚具的使用率。当前国内预应力钢筋构件中所用混凝土的强度等级常为C40C50，个别达到C60C80，一般不低于C30。,负责人：佘步银,三、预应力混凝土与钢筋混凝土的比较,预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有如下优点：1提高了混凝土的抗裂度和刚度。2增加构件的耐久性。3节约材料。4减轻构件自重。5扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度。6抗疲劳性能优于钢筋混凝土。,负责人：佘步银,预应力混凝土存在的问题与不足,尽管预应力混凝土有上述优点，但也带来了另一方面的问题，就是制作构件时增加了张拉工序、灌浆机具以及锚固装置等专用设备，同时制作技术也比钢筋混凝土复杂得多。所以跨度较小的梁和板，不承受拉力的拱与柱子等就不适宜采用预应力结构。因此，不是在任何场合都可以用预应力混凝土来代替普通钢筋混凝土的，而是两者各有合理应用范围。,负责人：佘步银,第二节 先张法施工,先张法是在浇筑混凝土之前，在台座或模板上先张拉预应力钢筋，用夹具临时固定，然后浇筑混凝土。待混凝土达到规定强度（一般不低于混凝土设计强度标准值的75%），保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放张或切断预应力筋，借助于混凝土与预应力筋之间的粘结，对混凝土产生预压应力，如图5-8所示。,负责人：佘步银,图5-8 先张法生产示意图,负责人：佘步银,先张法施工工艺流程,先张法采用台座法生产时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土构件的浇筑、养护和预应力筋放张等工序皆在台座上进行，预应力筋的张拉力由台座承受。先张法适用于生产定型的中小型构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。,负责人：佘步银,图5-9 先张法施工工艺流程图,先张法工艺（简）,先张法工艺（全）,负责人：佘步银,一、先张法施工设备,（一）台座台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。因此，台座应具有足够的强度、刚度和稳定性。台座构造型式有墩式台座、槽式台座等。选用时根据构件种类、张拉力的大小和施工条件而定。,负责人：佘步银,1.墩式台座,生产空心板、平板等平面布筋的混凝土构件时，由于张拉力不大，可利用简易墩式台座。如图5-10所示。生产中型构件或多层叠浇构件，如图5-11所示的墩式台座，台座局部加厚，以承受部分张拉力。台座的长度和宽度由场地大小、构件类型和产量而定，一般长度为100150m，宽度为2m。在台座的端部应留出张拉操作用地和通道，两侧要有构件运输和堆放的场地。墩式台座是由承力台墩、台面、横梁组成。目前常用的是用现浇钢筋混凝土制成的、由承力台墩与台面共同受力的台座。,负责人：佘步银,墩式台座示意图,负责人：佘步银,2.槽式台座,槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成，既可承受张拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉力较大的大型构件，如吊车梁、屋架等。槽式台座构造，如图5-13所示。,负责人：佘步银,（二）夹具,先张法中采用的夹具按其用途不同可分为将预应力筋固定在台座上的锚固夹具和张拉时夹持预应力筋用的张拉夹具。1钢丝锚固夹具（1）钢质锥形夹具。钢质锥形夹具是常用的单根钢丝夹具，适用于锚固直径35mm的冷拔低碳钢丝和碳素（刻痕）钢丝。它由套筒和销子组成，如图5-14所示。套筒为圆柱形，中间开圆锥形孔。（2）镦头夹具。如图515所示。将钢丝端部冷镦或热镦形成粗头，通过承力板或梳筋板锚固。镦头夹具用于预应力钢丝固定端的锚固。,负责人：佘步银,钢丝锚固夹具,负责人：佘步银,2.钢筋锚固夹具,圆套筒三片式夹具是由夹片与套筒组成，如图516所示。套筒的内孔成圆锥形，三个夹片互成120，钢筋平持在三夹片中心，夹片内槽上有齿纹，以保证钢筋的锚固。这种夹具适用于夹持直径为12mm、14mm的单根冷拉、级钢筋。,负责人：佘步银,3.张拉夹具,常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔形夹具等，如图5-17所示。单根粗钢筋之间的连接或粗钢筋与螺杆的连接可采用钢筋连接器，如图5-18所示，是套筒双拼式连接器。,负责人：佘步银,套筒双拼式钢筋连接器,4夹具的要求应具有良好的自锚与松锚性能。,负责人：佘步银,（三）张拉设备,张拉设备要求简易可靠，控制应力准确，能以稳定的速率增大拉力。近年来由于预应力混凝土施工工艺的完善，创造了多种简易机具，如手动螺杆张拉器、电动螺杆张拉机、卷杨机（包括电动和手动）和液压千斤顶等张拉机具。在测力方面有弹簧测力计、杠杆测力器、荷重控制及油压表等不同方法。钢丝张拉分单根张拉和多根张拉。用钢模以机组流水法或传送带法生产构件多用多根张拉，此时钢丝以镦头锚固在锚固板上，用油压千斤顶进行张拉；在台座上生产构件多为单根进行张拉，可采用电动卷扬机、电动螺杆张拉机等进行张拉。,负责人：佘步银,1.卷扬机张拉、杠杆测力的张拉装置,张拉机由电动卷扬机、杠杆测力装置及张拉夹具等组成，装在窄轨小车上，如图5-19示。使用时根据钢丝的拉力，先挂好砝码，用张拉夹具夹紧钢丝后，开动卷扬机，即可张拉。,负责人：佘步银,2电动螺杆张拉机,由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力计等组成，如图5-20所示。使用时，先用张拉夹具夹紧钢丝，然后开动电动机，通过皮带、齿轮，使齿轮和螺母（外有齿、内有螺纹）转动，由于齿轮螺母只能旋转，不能移动，故迫使螺杆作直线运动而张拉钢丝。,负责人：佘步银,3.穿心式千斤顶,张拉直径1220mm的单根钢筋、钢绞线或小型钢丝束，可用YC20型穿心式千斤顶，如图5-21所示。张拉时，前油嘴回油、后油嘴进油，被偏心夹具夹紧的钢筋随着液压缸的伸出而被拉伸。,负责人：佘步银,张拉机具选择的要求,选择张拉机具时，为了保证设备、人身安全和张拉力准确，张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉机具的张拉行程应不小于预应力筋张拉伸长值的1.11.3倍。,负责人：佘步银,二、先张法施工工艺,（一）预应力筋的铺设预应力钢丝宜用牵引车铺设。如遇钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接器用2022号铁丝密排绑扎，如图5-22所示。绑扎长度；对冷拔低碳钢丝不得小于40倍钢丝直径；对高强刻痕钢丝不得小于80倍钢丝直径。,负责人：佘步银,（二）预应力筋的张拉,张拉控制应力的数值直接影响预应力的效果，控制应力越高，建立的预应力值则越大。但控制应力过高，预应力筋处于高应力状态，使构件出现裂缝时的荷载与破坏荷载接近，破坏前无明显的预兆，这是不允许的。因此预应力筋的张拉控制应力（con）应符合设计规定；为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差因素产生的预应力损失，施工中预应力筋需超张拉时，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表5-1的规定。,负责人：佘步银,表5-1 最大张拉控制应力允许值,负责人：佘步银,预应力筋的松弛与滑丝,所谓“松弛”，即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形的特点。松弛的数值与控制应力和延续时间有关，控制应力高松弛也大，所以钢丝、钢绞线的松弛损失比冷拉热轧钢筋大；松弛损失还随着时间的延续而增加，但在第一分钟内可完成损失总值的50%左右，24h内则可完成80%。上述张拉程序，如先超张拉5%con再持荷2min，则可减少50%以上的松弛损失。超张拉3%con，亦是为了弥补预应力钢筋的松弛等原因所造成的预应力损失。多根钢丝同时张拉时，断裂和滑脱的钢丝数量，不得超过结构同一截面钢材总根数的5%，且严禁相临两根预应力钢丝断裂和滑脱。构件在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力钢丝必须予以更换。,负责人：佘步银,（三）混凝土的浇筑与养护,确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。预应力筋张拉、绑扎和立模工作完成之后，即应浇筑混凝土，每条生产线应一次浇筑完毕。为保证钢丝与混凝土有良好的粘结，浇筑时振动器不应碰撞钢丝，混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞或踩动钢丝。预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护。当预应力混凝土进行湿热养护时，应采取正确养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。,负责人：佘步银,（四）预应力筋放张,放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。如设计无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的75%。放张过早会由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失。1.放张方法配筋不多的中小型钢弦混凝土构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放张。配筋多的钢弦混凝土构件，钢丝应同时放张，如逐根放张，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。放张后预应力筋的切断顺序，一般由放张端开始，逐次切向另一端。预应力筋为热处理钢筋及冷拉级钢筋，不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时，应同时放张，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等装置。,负责人：佘步银,2.放张顺序,对承受轴心预压力的构件（压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张。对承受偏心预压力的构件（如梁），应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、相互交错进行放张，以防止在放张过程中，构件产生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。,第三节 后法施工,后张法施工,负责人：佘步银,后张法示意,后张法是先制作构件，在构件中预先留出相应的孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋，用张拉机具进行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部。预应力筋的张拉力，主要靠构件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。张拉锚固后，立即在预留孔道内灌浆，使预应力筋不受锈蚀，并与构件形成整体。如图525所示为预应力混凝土后张法生产示意图。,负责人：佘步银,图5-26 后张法生产工艺流程示意图,负责人：佘步银,图5-26 后张法生产工艺流程图,后张法（简）,负责人：佘步银,后张法的特点,其优点是直接在构件上张拉，不需要专门的台座，现场生产时可避免构件的长途搬运，所以适宜于在现场生产的大型构件，特别是大跨度的构件，如薄腹梁、吊车梁和屋架等。后张法又可作为一种预制构件的拼装手段，可先在预制厂制作小型块体，运到现场后，穿入钢筋，通过施加预应力拼装成整体。但后张法需要在钢筋两端设置专门的锚具，这些锚具永远留在构件上，不能重复使用，耗用钢材较多，且要求加工精密，费用较高；同时，由于留孔、穿筋、灌浆及锚具部分预压应力局部集中处需加强配筋等原因，使构件端部构造和施工操作都比先张法复杂，所以造价一般比先张法高。,负责人：佘步银,一、预留孔道,（一）预应力筋孔道的留设预应力的孔道形状有直线、曲线和折线三种。孔道的直径与布置，主要根据预应力混凝土构件或结构的受力性能，并参考预应力筋张拉锚固体系特点与尺寸确定。1孔道直径对粗钢筋，孔道的直径应比预应力筋直径、钢筋对焊接头处外径或需穿过孔道的锚具或连接器外径大1015mm。对钢丝或钢绞线，孔道的直径应比预应力钢丝束外径或锚具外径大510mm，且孔道面积应大于预应力筋面积的两倍.,负责人：佘步银,2.孔道布置,预应力筋孔道之间的净距不应小于50mm,孔道至构件边缘的净距不应小于40mm，凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。,负责人：佘步银,（二）孔道成型方法,预应力筋的孔道成型方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法等。孔道成型时要保证孔道的尺寸与位置准确，孔道平顺，接头不漏浆，端部预埋钢板垂直于孔道中心线等。1.钢管抽芯法钢管抽芯用于直线孔道。所用钢管平直，钢管表面必须圆滑，预埋前除锈、刷油。钢管在构件中每隔1.01.5m设置一个钢筋井字架，如图5-27所示，以固定钢管位置，井字架与钢筋骨架扎牢。长孔道两根接头处采用0.5mm厚铁皮做成的套管连接，如图5-28所示。套管要与钢管紧密贴合，以防漏浆堵塞孔道。钢管一端钻16mm的小孔，以备插入钢筋棒，转动钢管。抽管前每隔1015min应转动钢管一次。,负责人：佘步银,钢管位置固定及接长,负责人：佘步银,抽管,抽管宜在混凝土初凝之后，终凝以前进行，以用手指按压混凝土表面无明显指纹时为宜。常温下抽管时间约在混凝土灌筑后35h。抽管过早，易造成塌孔事故；太晚，混凝土与钢管粘结牢固，抽管困难，甚至抽不出来。抽管宜先上后下，用人工或卷扬机进行。抽管方向应与孔道保持在一直线上。抽管时必须速度均匀、边抽边转。抽管后，应及时检查孔道情况，并做好孔道清理工作，防止以后穿筋困难。,负责人：佘步银,2.胶管抽芯法,胶管抽芯法可用于直线、曲线或折线孔道。所用胶管有57层夹布胶管及供预应力混凝土专用的钢丝网胶皮管两种。前者质软，必须在管内充水后才能使用；后者质硬，且有一定弹性，预留孔道时与钢管一样使用，所不同的是浇筑混凝土后不需转动。,负责人：佘步银,3.预埋管法,预埋管法可采用镀锌钢管与金属螺旋管。金属螺旋管重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、与混凝土粘结良好，可做成各种形状的预应力筋孔道，是现行后张预应力筋孔道成型用的理想材料。镀锌钢管仅用于施工周期长的超高竖向孔道或有特殊要求的部位。,负责人：佘步银,螺旋管的连接,螺旋管的合格性检验包括：抵抗集中荷载试验、抵抗均布荷载试验、承受荷载后抗渗漏试验、弯曲抗渗试验、轴向拉伸试验等。螺旋管的连接，采用大一号同型螺旋管。接头管的长度在管径为4065时取200mm；7085时取250 mm；90100时取300 mm，其两端用密封胶带或塑料热缩管封裹，如图5-30所示。,负责人：佘步银,（三）灌浆孔、排气孔与泌水管,在构件两端及跨中处应设置灌浆孔，其孔距不宜大于12 m。灌浆孔与排气孔也可设置在锚具或铸铁喇叭管处。对立式制作的梁，当曲线孔道的高差大于500mm时，应在孔道的每个峰顶处设置泌水管，泌水管伸出梁面的高度一般不小于500mm。泌水管也可兼作灌浆管用。对一般预制构件，可采用木塞留孔。木塞应抵紧钢管、胶管或螺旋管，并应固定，严防混凝土振捣时脱开。对现浇预应力结构金属螺旋管留孔，可在螺旋管上开口，用带嘴的塑料弧形压板与海锦垫片覆盖并用铁丝扎牢，再接通塑料管（外径20mm，内径16mm），如图5-31所示。,负责人：佘步银,图5-31 螺旋管上留灌浆孔,负责人：佘步银,二、预应力筋制作,（一）锚具及预应力筋的制作在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。目前，后张法中常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束（或钢绞线束）和钢丝束三类。它们是由冷拉、级钢筋、碳素钢丝和钢绞线制作的。锚具有多种类型，锚具须具有可靠的锚固能力。,负责人：佘步银,1.单根粗钢筋,（1）锚具单根粗钢筋的预应力筋，张拉端一般用螺丝端杆锚具；固定端一般用帮条锚具或镦头锚具。螺丝端杆锚具由螺丝端杆和螺母及垫板组成如图5-32所示。螺丝端杆与预应力筋对焊连接，张拉设备张拉螺丝端杆用螺母锚固。这种锚具适用于直径1836 mm的、级钢筋。帮条锚具是由一块方形或圆形衬板与三根互成1200的钢筋帮条与预应力钢筋端部焊接而成，如图5-33所示。适用于锚固直径在1240mm的冷拉、级钢筋。,负责人：佘步银,图5-32 螺丝端杆锚具,负责人：佘步银,图5-33 帮条锚具,负责人：佘步银,镦头锚具,镦头锚具是由镦头和垫板组成。当预应力直径在22mm以内时，端部镦头可用对焊机热镦，将钢筋及铜棒夹入对焊机的两电极中，使钢筋端面与紫铜棒接触，进行脉冲式通电加热，当钢筋加热至红色呈可塑状态时，即逐渐加热加压，直至形成镦头为止，如图5-34所示。当钢筋直径较大时可采用加热锻打成型。,负责人：佘步银,2.钢筋束和钢绞线束,（1）锚具钢筋束和钢绞线束目前使用的锚具有JM型、XM型、QM型和镦头锚具等。1）JM型锚具。它由锚环与六片夹片组成，如图5-36所示。夹片呈扇形，用两侧的半圆槽锚固预应力筋。JM型锚具可用于锚固36根直径为12mm的光圆或变形的钢筋束，也可用于锚固56根直径为12mm或15mm的钢绞线束。JM型锚具也可作工具锚重复使用，但如发现夹筋孔的齿纹有轻度损伤时，即应改为工作锚使用。,负责人：佘步银,JM型锚具,JM12型锚具,负责人：佘步银,XM型锚具,既可用于锚固钢绞线束，又可用于锚固钢丝束；既可锚固单根预应力筋，又可锚固多根预应力筋；当用于锚固多根预应力时，既可单根张拉，逐根锚固，又可成组张拉，成组锚固；它即可用作工作锚，又可用作工具锚。XM型锚具通用性好，锚固性能可靠，施工方便，且便于高空作业。XM型锚具由锚环和三块夹片组成，如图5-37所示。,负责人：佘步银,图5-37 XM型锚具,负责人：佘步银,3）QM型锚具,由锚板与夹片组成，但与XM型锚具不同之点：锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片垂直开缝。此外，备有配套喇叭形铸铁垫板与弹簧圈等，由于灌浆孔设在垫板上，锚板尺寸可稍小。该体系还配有专门工具锚。QM型锚具及其有关配件的形状，如图538所示。这种锚具适用于锚固431 和319 钢绞线束。,负责人：佘步银,图5-38 QM型锚具及配件,负责人：佘步银,（2）钢筋束、钢绞线束的制作,钢筋束所用钢筋一般是盘圆供应，长度较长，不需对焊接长。钢筋束预应力筋的制作工序一般是：开盘冷拉下料编束。当采用JM型、XM型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，钢筋束和钢绞线束的下料长度L，应等于构件孔道长度加上两端为张拉、锚固所需的外露长度。如图539所示，按下式计算：,负责人：佘步银,钢筋（丝）的切断与编束,热处理钢筋、冷拉级钢筋及钢绞线下料切断时，宜采用切断机或砂轮锯切断，不得采用电弧切割。钢绞线切断前，在切口两侧各50mm处，应用铅丝绑扎，以免钢绞线松散。钢绞线束或钢筋束预应力筋的编束，主要是为了保证穿入构件孔道中的预应力筋束不发生扭结。编束工作是将钢筋或钢绞线理顺以后，用铅丝每隔1m左右绑扎成束，在穿筋时尽可能注意防止扭结。,负责人：佘步银,3.钢丝束,（1）锚具钢丝束一般由几根到几十根直径35mm平行的碳素钢丝组成。目前采用的锚具有钢质锥形锚具和钢丝束镦头锚具等。1）钢质锥形锚具（又称弗压锚具）。由锚环和锚塞组成，如图5-40示。用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束。2）钢丝束镦头锚具。用于锚固1254根5碳素钢丝的钢丝束。分DM5A型和DM5B型，DM5A型用于张拉端，由锚杯和螺母组成；DM5B型用于固定端，仅有一块锚板。如图5-41所示。张拉时，张拉螺杆一端与锚杯内丝扣连接，另一端与拉杆式千斤顶的拉头连接，当张拉到控制应力时，锚杯被拉出，则拧紧锚杯外丝扣上的螺母加以锚固。,负责人：佘步银,图5-40 钢质锥形锚具,负责人：佘步银,图5-41 镦头锚具,负责人：佘步银,（2）钢丝束的制作,随着锚具型式的不同，钢丝束制作方法也有差异。一般需经下料、编束和安装锚具等工序。当用钢质锥形锚具、XM型锚具、QM型锚具时，预应力钢丝束的制作和下料长度计算基本上与预应力钢筋束同。对钢丝束镦头锚固体系，如采用镦头锚具一端张拉时，应考虑钢丝束张拉锚固后螺母位于锚杯中部，钢丝的下料长度L，可按如图5-42所示，用下式计算：L=L0+2+2-0.5（HH1）-L-C 式中：L0孔道长度；锚板厚度；钢丝镦头留量（取钢丝直径的2倍）；H锚杯高度；H1螺母高度；L张拉时钢丝伸长值；C混凝土弹性压缩（当其值很小时可略去不计）。,负责人：佘步银,图5-42 用镦头锚具时钢丝下料长度计算简图,负责人：佘步银,【例5-3】,负责人：佘步银,(二)钢丝下料与编束,1.钢丝下料消除应力钢丝放开后是直的，可直接下料。钢丝下料时如发现钢丝表面有毛接头或机械损伤，应注意随时剔除。采用镦头锚具时，同时钢丝下料长度的相对差值（指同束最长与最短钢丝之差）不应大于L/5000，且不得大于5mm（L钢丝下料长度）。钢丝下料可用钢管限位法或用牵引索在拉紧状态下进行。钢管限位法下料，如图543所示。钢管固定在木板上，钢管内径比钢丝直径大35mm，钢丝穿过钢管至另一端限位器时，用DL10型冷镦器切断。限位器与切断器切口间的距离，即为钢丝的下料长度。,负责人：佘步银,图5-43 钢管限位法下料,负责人：佘步银,2.钢丝编束,钢丝束两端钢丝的排列顺序应一致，钢丝不得交叉，穿束与张拉顺序不紊乱，因此，每束钢丝都必须进行编束。编束方法与所用锚具形式应协调。采用镦头锚具时，根据钢丝分圈布置的特点，首先将内圈和外圈钢丝分别用铁丝顺序编扎，然后将内圈钢丝放在外圈钢丝内扎牢。为了简化钢丝编束，钢丝的一端可直接穿入锚杯，另一端距端部约20 cm处编束，这样穿锚板时钢丝就不会紊乱。钢丝束的中间部分可根据长度适当扎几道。采用钢质锥形锚具时，钢丝编束有空心束和实心束两种方法，但都需要用圆盘梳丝板理顺钢丝，并在距钢丝端部510cm处编扎一道。,负责人：佘步银,（三）碳素钢丝镦头,1.镦头设备S5碳素钢丝的镦头，采用LD10型钢丝冷镦器。S7碳素钢丝的镦头，采用LD20型钢丝冷镦器，其镦头力为200KN。2镦头的形式与质量钢丝镦粗的形式通常有蘑菇型和平台型两种。前者受锚板的硬度影响大，如锚板较软，镦头易陷入锚孔而断于镦头处；后者由于有平台，受力性能较好。,负责人：佘步银,镦头质量检验,为了保证镦头质量，应预先制作6个镦头试件，进行外观检查与拉伸试验。镦头的外形检查要求：钢丝的镦头尺寸不得小于规定值；允许有纵向不贯通的钢丝镦头裂缝，但不允许出现已延伸到母材或将镦头分为两半或水平裂缝；也不允许出现因镦头夹片造成的钢丝显著刻痕。镦头的拉伸试验应满足镦头强度要求。试镦合格后方可正式镦头。,负责人：佘步银,（四）钢绞线下料与编束,钢绞线下料时，应制作一个简易的铁笼，将钢绞线盘装在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，以防止在下料过程中钢绞线紊乱，并弹出伤人。钢绞线的下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。钢绞线的编束用20号铁丝绑扎，间距11.5m。编束时先将钢绞线理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。如单根穿入孔道则不编束。,负责人：佘步银,（五）钢绞线固定端钢具组装,1挤压锚具组装挤压设备采用YJ45型挤压机，由液压千斤顶、机架和挤压模组成。挤压机工作时，千斤顶的活塞杆推动套筒通过喇叭形模具，使套筒变细，硬钢丝螺旋圈脆断并嵌入套筒与钢绞线中，以形成牢固的挤压头。2压花锚具成型压花设备采用压花机，由液压千斤顶，机架和夹具组成。压花机的最大推力为350KN，行程为70mm。,负责人：佘步银,三、穿束1,预应力筋穿入孔道，简称穿束，穿束需要解决两个问题：穿束时机和穿束方法。（一）穿束时机根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关系，可分为先穿束和后穿束两种。1先穿束法先穿束法即在浇筑混凝土之前穿束。按穿束与预埋螺旋管之间的配合，又可分为以下两种情况：（1）先穿束后装管：即将预应力筋先穿入钢筋骨架内，然后将螺旋管逐节从两端套入并连接；（2）先装管后穿束：即将螺旋管先安装就位，然后将预应力筋穿入。,负责人：佘步银,三、穿束2,2.后穿束法后穿束法即在浇筑混凝土之后穿束。此法可在混凝土养护期内进行，不占工期，便于用通孔器或高压水通孔，穿束后即可张拉，易于防锈，但穿束较为费力。（二）穿束方法根据一次穿入数量，可采用整束穿和单根穿。钢丝束应整束穿；钢绞线既可整束穿也可单根穿，但优先用整束穿。穿束工作可由人工、卷扬机和穿束机进行。,负责人：佘步银,四、张拉机具设备,预应力筋的张拉工作，必须配置成套的张拉机具设备。后张法用张拉设备主要由液压千斤顶、高压油泵和外接油管三部分组成。（一）液压千斤顶目前常用的张拉预应力筋的液压千斤顶（代号为YL）；穿心千斤顶（代号为YC）和锥锚式千斤顶（代号为YZ）三种。液压千斤顶的额定张拉力为1805000KN。,负责人：佘步银,1.YL型千斤顶,YL型千斤顶主要适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋和钢丝束、采用镦头锚具的钢丝束。常用的有YL60型千斤顶。YL60型千斤顶是一种通用性的拉杆式液压千斤顶。它由主缸1、主缸活塞2、副缸4、副缸活塞5、连接器7、传力架8、拉杆9等组成，如图544所示。,负责人：佘步银,图5-44 用拉杆式千斤顶张拉单根粗钢筋的工作原理图,负责人：佘步银,2.YC型千斤顶,YC型预应力千斤顶，是一种适应性很强的千斤顶，它适用于张拉采用JM12型、QM型、XM型的预应力钢丝束、钢筋束和钢绞线束。配置撑脚和拉杆等附件后，又可作为拉杆式千斤顶使用。在该千斤顶前端装上分束顶压器，并在千斤顶与撑套之间用钢管接长后可作为YZ型千斤顶使用。张拉钢质锥形锚具。因此，YC型千斤顶是目前最常用的张拉千斤顶之一。YC型千斤顶的张拉力，一般有180KN、200KN、600KN、1200KN和3000KN，张拉行程由150mm至800mm不等，基本上已经形成各种张拉力和不同张拉行程的千斤顶系列。YC型千斤顶，根据使用功能不同，又可分为YC型、YCD型、YCQ型等系列产品。现以YC60型千斤顶为例，说明其工作原理，如图5-45所示。,负责人：佘步银,图5-45 YC-60型千斤顶,负责人：佘步银,3.YZ型千斤顶,锥锚式YZ型千斤顶主要用于张拉钢丝束、钢筋或钢绞线束。基构造如图546所示。YZ型千斤顶在使用过程中，松楔的劳动强度大，且不安全。因此，YZ85千斤顶如图547所示。在千斤顶上增设退楔翼片，使该千斤顶具有张拉、顶锚、退楔三种功能，从而提高了工作效率，降低了劳动强度。,负责人：佘步银,图5-46 YZ型千斤顶构造示意图,负责人：佘步银,图5-47 YZ-85型千斤顶构造图,负责人：佘步银,（二）电动高压油泵,电动高压油泵的类型比较多，如图5-48所示为ZB4/500型电动高压油泵，它由泵体、控制阀和车体管路等部分组成。（三）千斤顶的校验用千斤顶张拉预应力筋时，张拉力主要用油泵上的压力表读数表达。压力表所表明的读数，表示千斤顶主缸活塞单位面积上的压力值。理论上，将压力表读数乘以活塞面积，即可求得张拉力的大小。,负责人：佘步银,图5-48 ZB4/500型电动高压油泵,负责人：佘步银,（三）千斤顶的校验,实际张拉力往往比计算值小。其主要原因是一部分被活塞与油缸之间的摩阻力所抵消，而摩阻力的大小又与许多因素有关，具体数值很难通过计算确定。因此，施工中常采用张拉设备配套校验的方法，直接测定千斤顶的实际张拉力与压力表读数之间的关系，制成表格或绘制成P与N的关系曲线，供施工中直接查用。千斤顶校验时，千斤顶与压力表一定要配套校验，压力表的精度不宜低于1.5级，校验用的试验机或测力计精度不得低于2%。张拉设备的校验期一般不超过半年，如在使用过程中张拉设备出现反常现象，或在千斤顶经过检修后开始使用时，应重新校验。,负责人：佘步银,五、预应力筋张拉1,1一般规定预应力筋张拉时，结构的混凝土强度应符合设计要求，当设计无要求时，不应低于设计强度标准的值的75%，以确保在张拉过程中，混凝土不至于受压而破坏。安装张拉设备时，直线预应力筋应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；曲线预应力筋应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。预应力筋张拉、锚固完毕，留在锚具外的预应力筋长度不得小于30mm。锚具应用封端混凝土保护，长期外露的锚具应采用防锈措施。,负责人：佘步银,五、预应力筋张拉2,2张拉控制力和张拉程序后张法预应力筋的张拉控制应力不宜超过表51规定的数值。张拉程序与先张法相同。3张拉方法（）抽芯成形孔道。曲线预应力筋和长度大于m的直线预应力筋，应在两端张拉；长度等于或小于m的直线预应力，可在一端张拉。（）预埋波纹管孔道。曲线预应力筋和长度大于m直线预应力筋，宜在两端张拉；长度等于或小于30m的直线预应力筋，可在一端张拉。同一截面中有多根一端张拉的预应力筋，张拉端宜分别设置在结构的两端。当两端同时张拉同一根预应力筋时，为了减少预应力损失，宜先在一端锚固，再在另一端补足张拉力后进行锚固。,负责人：佘步银,五、预应力筋张拉3,4张拉顺序预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，当设计无具体要求时，可采用分批、分阶段对称张拉，以使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等。因此，对称张拉是一项重要原则。同时，还要考虑到尽量减少张拉机械的移动次数。对配有多根预应力筋的预应力混凝土构件，由于不可能同时一次张拉，应分批、对称地进行张拉。分批张拉时，要考虑后批预应力筋张拉时对混凝土产生的弹性压力缩压而引起前批张拉并锚固好的预应力筋应力筋应力值的降低，所以对前批张拉的预应力筋的张拉应力值应增加。,负责人：佘步银,六、孔道灌浆,预应力筋张拉后，应立即进行孔道灌浆，以防止预应力筋锈蚀，增加结构的整体性和耐久性。（一）灌浆的要求（1）孔道灌浆前应进行水泥浆配合比设计，并通过试验确定其流动度、泌水率、膨胀率及强度。（2）灌浆宜用强度等级不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆，应优先采用普通硅酸盐水泥。水泥浆的强度不应低于20MPa。（3）水泥浆应有足够流动性，水灰比为0.4左右，流动度为120170mm。（4）水泥浆3h泌水率宜控制在2%，最大不得超过3%。（5）在水泥浆中掺入适量的减水剂（占水泥重量0.25%的木质素磺酸钙、0.25%的FDN），一般可减水1015%，对保证灌浆质量有明显效果。,负责人：佘步银,（一）灌浆的要求,在水泥浆中掺入占水泥重量0.05的铝粉，可使水泥浆获得23%的膨胀率，对提高孔道灌浆饱满度有好处，同时也能满足强度要求。此外，水泥浆中不得掺入氯化物、硫化物以及硝酸盐等，以防预应力筋受到腐蚀。水泥浆强度，不应低于M20（灰浆强度等级M20系指立方体抗压标准强度为20N/mm2），水泥浆试块用7.07cm立方体无底模制作。,负责人：佘步银,（二）灌浆设备,灌浆设备包括：砂浆搅拌机、灌浆泵、贮浆桶、过滤器、橡胶管和喷浆嘴等。灌浆泵常用的型号有：UB3型、UBJ1.8型、C263型、C251型等，使用时应注意：1）使用前应检查球阀是否损坏或存有干灰浆等；2）起动时应进行清水试车，检查各管道接头和泵体是否漏水；3）使用时应先开动灌浆泵，然后再放灰浆；4）用完后泵和管道必须清理干净不得留有余灰。,负责人：佘步银,（三）灌浆工艺1,搅拌好的水泥浆必须通过过滤器置于贮浆桶内，并不断搅拌，以防泌水沉淀。灌浆工作应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺；在孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后，宜再继续加压至0.50.6N/mm2，稍后再封闭灌浆孔。灌浆顺序宜先灌注下层孔道。灌浆前孔道应用压力水冲洗，以清洗和湿润孔道。但冲洗后，应采取有效措施排除孔道中的积水。,负责人：佘步银,（三）灌浆工艺2,对较大的孔道或预埋管孔道，二次灌浆有利于增强孔道的充实率，但第二次灌浆时间要掌握恰当，一般在水泥浆泌水基本完成，初凝尚未开始时进行（夏季约3045min，冬季约12h）。冷天施工时，灌浆前孔道周边的温度应在50C以上，水泥浆的温度在灌浆后至少有5d保持在50C以上。灌浆时水泥浆的温度宜为10250C。为避免冻害，可采取在灌浆前通入500C的温水，提高孔道附近的温度，或大水泥浆中加入适量的加气剂，或掺减水等减少游离水等措施。,负责人：佘步银,第四节 无粘结预应力混凝土结构施工,在后张法预应力混凝土中，预应力可分为有粘结和无粘结两种。预应力筋张拉后浇筑混凝土与预应力筋粘结称为粘结预应力筋。凡是预应力筋张拉后允许预应力筋与其周围的混凝土产生相对滑动的预应力筋，称作无粘结预应力筋。无粘结预应力混凝土的施工方法是在预应力筋的表面刷防腐润滑脂并包塑料管后，铺设在模板内的预应力筋设计位置处，然后浇筑混凝土，待混凝土达到要求的强度后，进行预应力筋的张拉和锚固。该工艺的优点是不需要留设孔道、穿筋、灌浆，施工简单，摩擦力小，预应力筋易弯成多跨曲线形状等，是近年发展起来的一项新技术。,负责人：佘步银,一、无粘结预应力筋制作,无粘结预应力筋一般由钢绞线或75高强钢丝组成的钢丝束，通过专用设备涂包防腐油脂和塑料套管而构成的一种新型预应力筋，其截面如图5-49所示。无粘结预应力筋包括钢丝束和钢绞线。制作时要求每根通长，中间不能有接头，其制作工艺为：编束放盘刷防腐润滑脂覆裹塑料护套冷却调直成型。,负责人：佘步银,图5-49 无粘结筋断面 图5-50 张拉端凸出时的构造,负责人：佘步银,二、无粘结预应力筋锚具,无粘结预应力结构中，预应力筋的张拉力完全借助于锚具传递给混凝土，外荷载作用引起预应力筋受力的变化也全部由锚具承担。因此，无粘结预应力筋用的锚具不仅受力较大，而且承受重复荷载。无粘结预应力筋的锚具宜选用QM或XM体系的单孔锚具及挤压锚具，有时也采用小规格的群锚。1张拉端（1）锚具凸出混凝土表面，如图550所示。（2）锚具凹进混凝土表面，如图551（a）所示；垫板连体式锚具凹进混凝土表面如图551（b）所示。2固定端挤压锚具。由挤压锚具、承压板和螺旋筋组成，如图552所示。,负责人：佘步银,图5-51 凹入式夹片锚具张拉端构造,负责人：佘步银,图5-52 固定端挤压锚具构造,负责人